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ILS

last modified: 2015-10-04 20:01:52 by Contributors

Contents

1. 종합군수지원
2. 계기착륙장치
2.1. 글라이드슬롭
2.2. 로컬라이저
2.3. 마커 비콘
2.4. 접근등 (ALS)
3. 종류
3.1. CAT I
3.2. CAT II
3.3. CAT III
3.3.1. CAT IIIa
3.3.2. CAT IIIb
3.3.3. CAT IIIc
4. 외부 링크


1. 종합군수지원

Integrated Logistics Support
주장비와 더불어 신뢰도, 정비도, 가용도 및 FMECA 등의 분석을 통해 합리적인 수리부속 수량을 산출하고 운용 및 정비 메뉴얼과 각종 기술자료를 방위사업청과 소요군이 요구하는 국방 형식에 맞추어 생산하는 종합 활동을 뜻한다.

2. 계기착륙장치

Instrument Landing System
계기착륙장치

공항에서 비행기가 안전하게 착륙을 하도록 도와주는 중요한 장치중 하나. 대단히 최신 장비/시설 같지만 의외로 역사가 오래되어서, 현재 사용되는 것과 유사한 형태의 ILS가 등장한 시기는 1930년대 후반이었고, 1947년 ICAO(International Civil Aviation Organization)에서 활주로 접근 및 착륙 유도용 국제 표준 시설로 채택되었다.

글라이드슬롭, 로컬라이저 및 마커 비콘(Marker Beacon) 이라는 장비를 이용하며, 공항 활주로 주변 및 접근 경로에 설치되며 전파를 발산해 비행기가 자동으로 고도 및 위치를 잡을 수 있도록 도와준다. 신호를 제대로 잡았다면 오토파일럿이 적절한 착륙 진입각과 방향을 알아서 해주기 때문에, 과장을 좀 보태면 파일럿은 할게 없다(...).

그러나 실제로는 오토파일럿 종류에 따라 조종사가 속도나 고도는 수동으로 계속해서 조정해줘야 하는 경우도 있고, 공항 ILS가 실제 활주로와 정확히 일치하지 않는 황당한 경우도 있다. [1] 게다가 예상치 못한 비상상황은 언제든지 일어날 수 있는 법이고, ILS가 안내하는 활공각으로 활주로에 착륙하면 강한 충격이 가해지는 경우가 있으므로 대부분은 활주로로부터 일정 고도에서 오토 스러스트(Auto Thrust) 및 오토파일럿(Autopilot)을 해제하고 ILS 정보를 기반으로 한 수동 조종으로 착륙한다. 또한 모든 공항의 모든 활주로에 ILS가 있는게 아니다. 한 공항 안에서도 특정 활주로의 특정 진입각에만 ILS가 지원되는 경우가 있다. A320이나 737NG급의 항공기도 사실 완벽한 ILS가 없어도 자동 착륙이 되긴 한다.

© Fred the Oyster (cc-by-sa-4.0) from

ILS의 개요도. 출처 위키미디어 커먼즈(라이센스 CC BY-SA 4.0)

다만 전투기를 비롯한 대다수의 군용 항공기는 군용공항이나 항모가 대체로 PAR(정밀접근레이더:Precision Approach Radar)를 쓰기 때문 ILS로 내리는 경우가 드물다. 또한 민수용 기체와 달리 오토파일럿이 없거나 간단한 기종도 많기 때문에 기존에는 군용기에서 중요한 분야는 아니었다. 당연하지만 오토파일럿이 없어도 ILS 신호는 읽을 수 있기 때문에 HSI, 혹은 VOR을 봐가며 수동으로 조작해 착륙해야 한다. 의외랄 것도 없지만 항공모함이나 공중급유기도 ILS를 사용한다. 공중급유기에서는 착륙이 목적이 아니라 급유를 위해 급유받을 항공기가 제 위치에 오도록 하는 용도지만. 다만 최근에는 군용기용 애비오닉스도 점점 더 정밀하고 기능이 많아 지면서, 특히 함재기들의 이 기능이 정밀해지는 추세다. F/A-18E/F 수퍼호넷은 ILS는 물론 GPS까지 사용하여 완전 자동착륙까지 가능하다.

만일 주변 환경상 ILS를 설치하기에 조건이 여의치 않다면 꿩 대신 닭이라고 PAR을 쓰기도 한다. 참고로 세계적으로 보면 ILS가 없는 공항은 매우 많고, PAR이 대신 있는 공항도 많다.


CAT II 등급 착륙 영상. 시계는 엉망이지만 접근등을 통해 RVR을 원거리에서 명확하게 식별할 수 있음을 확인할 수 있다.


CAT IIIb 등급 착륙 영상.[2] 아예 보이는 게 없다.

계기 착륙 시스템에서 에이비오닉스(Avionics)도 할 게 별로없다. E-GPWS에서 온 지형데이터나 윈드쉐어 데이터랑 글라이드슬로프 수신값, 로컬라이저 수신값만으로 제대로 착륙된다. 다만, 조종사 유고 시를 제외하면 ILS를 참고로 수동으로 착륙한다. 물론, 돌발상황 발생 시 기계보다 사람이 믿을만 한 것은 말할 것도 없고... 물론 2명의 조종사가 다 유고 시에 누가 조종실에 들어가서 누가 자동조종장치를 세팅하는지는 일단 논외로 치자

2.1. 글라이드슬롭

glideslope.jpg
[JPG image (13.82 KB)]


글라이드슬롭[3]은 운항 승무원에게 비행해야 할 활공각을 지시해주는 역할을 한다. 짧게는 G/S 또는 GP라고 한다.

활주로의 한계점(threshold)에서 활주로 안쪽으로 약 300m 되는 지점, 활주로의 중앙선(centerline)에서 좌우 약 120m 지점 이내에 설치되어 있다.


글라이드슬롭은 높이 정보를 제공하고 활주로와의 좌우 정렬은 활주로 센터라인과 정렬된 로컬라이저가 담당하기 때문에, 글라이드슬롭의 위치는 보통 활주로 센터라인에서 좌우로 좀 떨어진 거리에 있는 경우가 대부분이다.[4] 그래도 이해가 안된다면 한 번 ILS가 있는 공항들의 챠트를 찾아서 로칼라이저와 글라이드슬롭의 위치를 직접 확인 해 보자.

전파의 발신은 329.15 ~ 335Mhz UHF 대역의 전파를 사용하며, 이들 주파수는 아래 설명할 로컬라이저와 한 쌍으로 묶여 있다. 항공기에서의 ILS 주파수 설정은 VHF 대역에 대해서만 실시하는데, 로컬라이저나 글라이드슬롭의 주파수가 미리 지정되어 한 쌍으로 묶여 있기 때문에 그러한 것이다.

아래 설명할 로컬라이저와 동일하게, 글라이드슬롭은 90Hz와 150Hz로 변조된 신호를 방출한다. 올바른 활공각을 기준으로 하여, 아래로는 150Hz, 위로는 90Hz의 신호를 보내게 된다. 항공기의 글라이드슬롭 안테나는 90Hz 신호와 150Hz 신호를 수신하여 ILS 수신기로 보내게 되고, 여기서 처리되는 신호는 ADI(Attitude Director Indicator)와 HSI(Horizontal Situation Indicator)로 보내져서 운항 승무원에게 올바른 활공각을 지시해주게 되어 있다.

90Hz와 150Hz의 신호를 보내는 것은 글라이드슬롭/로컬라이저 모두 동일한데, ILS가 DDM(Depth of Modulation)의 차이를 이용하여 올바른 활공각, 활주로 진입 경로를 지시해주기 때문이다. DDM은 두 주파수의 변조세력의 차이를 말하는 것으로, ILS의 동작성능을 점검하는 기본단위이다. 글라이드슬롭이 지시하는 올바른 활공각을 탈 경우, 로컬라이저가 지시하는 올바른 경로로 활주로와 정렬되었을 경우의 DDM 값은 0이 되고, 경로에서 벗어날 경우 DDM의 값은 + 또는 -가 된다. ADI나 HSI의 디비에이션 바(Deviation Bar) 또는 스티어링 바(Steering Bar)가 지시하는 방향은 DDM이 0이 되는 방향을 나타내는 것.[5]

글라이드슬롭이 지시하는 활공각보다 낮게 비행하게 되는 경우, GPWS에서는 "Glideslope" 라는 경고음을 내게 된다.

대한항공 801편 추락 사고가 글라이드슬롭과 관련돼있다. 자세한 사항은 항목 참조.


2.2. 로컬라이저

localizer.jpg
[JPG image (20.82 KB)]


로컬라이저는 간단히 말하자면, 항공기가 활주로 중앙으로 정렬할 수 있도록 도와주는 설비를 말한다. 짧게는 LOC라고도 한다.

로컬라이저는 활주로의 중앙선과 수직을 이루도록 하여 배치되며, 90Hz와 150Hz로 변조된 신호를 VHF 대역 108.10 ~ 111.95Mhz의 주파수로 송신한다.

글라이드슬롭과 원리는 동일하여, 활주로로 진입하는 항공기 기준으로 왼쪽으로 90Hz, 오른쪽으로 150Hz의 변조 주파수(Modulation Frequency)를 쏘아보내게 된다. 90Hz 신호와 150Hz 신호의 DDM(Depth of Modulation) 값이 0을 지시하는 경로가 활주로의 중앙선이다. 항공기는 로컬라이저 안테나를 통해 이 신호를 ILS 수신기로 보내게 되고, 이 신호를 처리하여 ADI(Attitude Director Indicator), HSI(Horizontal Situation Indicator)를 통해 운항 승무원에게 올바른 방향을 지시하게 된다.

경우에 따라서는 로컬라이저가 아닌 LDA(Localizer Directional Aid)라는 것도 사용되기도 한다. 이는 지형/지물 등의 요인으로 인해 로컬라이저 안테나를 활주로에 중앙선에 정렬하여 설치할 수 없을 경우에 사용되며, 활주로 중앙선과 벗어난 각도로 위치해 있다.

아시아나항공 162편 활주로 이탈 사고에서 착륙중이던 162편 여객기와 충돌하여 파손된 무선 설비가 바로 이것이다. 사고 후에 로컬라이저의 잔해는 랜딩 기어를 비롯한 비행기 곳곳에 끼어 있는 채로 발견되었다.

2.3. 마커 비콘


마커 비콘(Marker Beacon)은 항공기가 활주로에 접근하는 경로상에 설치된다.

이너 마커(IM; Inner Marker)/미들 마커(MM; Middle Marker)/아우터 마커(OM; Outer Marker)로 구분되며, 마커 비콘의 설치가 곤란할 경우에는 대체 시설로 DME(Distance Measuring Equipment)를 설치할 수 있다. 또한, 이들 세 종류의 마커 비콘 외에도 미들 마커/아우터 마커에는 보조용 시설로 무선유도표지(COMLO; Compass Locator)라는 것을 설치하기도 한다. 이 때, 미들 마커에 함께 설치하는 무선유도표지는 LMM(Compass Locator at the Middle Marker Site)라고 하며, 아우터와 함께 설치하는 무선유도표지는 LOM(Compass Locator at Outer Marker Site)이라고 하는데, 아우터 마커 대신에 LOM만 설치되는 경우도 있다. 이들 마커들은 LOC나 GS와 달리 75Mhz의 신호를 방출하게 되며, 항공기는 각각 마커의 신호를 수신하여 시각/청각 정보로 변환해 운항 승무원에게 알려주게 된다.

이론적으로는 그런데 GPS와 DME등이 일반화 된 현대에는 크게 의존도가 높은 장비들은 아니다.

이들 시각/청각 정보는 OM/MM/IM 모두 다르게 설정되어 있으므로, 운항 승무원은 항공기가 활주로에서 어느 정도 거리에 있는지 알 수 있게 된다.

2.4. 접근등 (ALS)

approach-lighting.jpg
[JPG image (71.94 KB)]


ALSF-2에 해당하는 ALS의 사진

진입등이라는 표현도 사용한다. 의외로 ILS 시스템 중 하나다.

접근등은 운항 승무원이 착륙을 하기 위한 올바른 방향, 거리, 활공각을 유지하고 있는지 시각적인 정보를 제공한다.

일반적으로 ILS를 이용하여 착륙하는 것은 두 단계로 나누어 볼 수 있는데, 하나는 전파 유도를 이용하여 계기 접근(instrument approach)를 하는 것이고 다음 단계는 활주로의 상황을 육안으로 보고 안전하게 접근하는 단계이다.

앞에서도 설명하였지만, ILS가 무조건 활주로에 정확하게 유도를 해주는 것은 아니다. 주변 지형 지물 조건 등으로 인해 살짝 뒤틀려 있을 수도 있고, 활주로에 뭐가 있는지 전파유도로는 알 수 없으므로 결국 최종 접근 단계에는 운항 승무원이 육안으로 활주로를 확인해야 하고, 활주로를 육안으로 확인할 수 없으면 착륙 절차를 중단해야 한다. GPWS에서 'Minimum'이라 외치는 것도 그렇고, 아래 설명처럼 ILS가 Category(CAT)별로 나뉘는 이유도 동일 선상에 있다.

이 또한 종류가 여럿으로 나뉘게 되는데, 나열하자면 다음과 같다.

  • ALSF-2/1(Approach light system with Sequenced Flashing lights)
  • SSALR(Simplified Short Approach Lighting System with Runway alignment indicator lights)
  • MALSR(Medium intensity Approach Light System with runway alignment indicator lights)
  • MALSF(Medium intensity Approach Light System with Sequenced Flashing lights)
  • REIL(Runway End Identification Lights)
  • ODALS(Omnidirectional Approach Light System)
  • VASI(Visual Approach Slope Indicator)

이중에서 조종사들이 착륙중에 중요하게 보는 것은 VASI 라이트(PAPI라고 불리기도 한다). 보통 흰색, 혹은 빨간색이 들어오는 4개의 라이트서(다른 변종도 존재는 한다), 4개중 흰색이 많으면 글라이드 슬롭에서 너무 높고, 빨간색이 너무 높으면 너무 낮은 것이다. 흰색 둘, 빨간색 둘일 때가 적절한 착륙각.


3. 종류

ILS는 크게 세 카테고리로 나뉜다. 각 레벨에 따라 착륙을 할 수 있는 최저시계거리가 바뀐다. 뒤로 갈수록 정밀도가 높아져 CAT-III 등급정도 되면 (거짓말 조금 보태서)조종실 창문을 전부 가리고(장님 상태로) 착륙이 가능할 정도[6]라 한다. 그런데 실제로 위에서도 보았듯이 그런 상황에 거의 준하는 케이스가 종종 있다. 심지어 노즈기어가 닿아야(!) 비로소 활주로가 보이는 흠좀무한 환경에서도 잘만 착륙한다.[7]

물론 ILS가 있다고 누구나 마음놓고 쉽게 착륙할 수 있는 것은 아닌데, 조종사의 일종의 자격 등급이 따로 있기 때문이다. 즉 예를 들어 CAT-III를 만족하는 인천국제공항에서 CAT-III 상황에 여객기가 김포국제공항 등으로 굳이 회항하는 사례도, 인천국제공항에 무슨 문제가 있다기보다는 그 조종사의 자격 등급이 CAT-II 정도까지[8]일 가능성이 더 높다.

한편 CAT란 카테고리(Category)의 약자이다.

3.1. CAT I

이 등급의 착륙 시설을 갖춘 공항은 고도 200feet이상에서 착륙결정이 가능해야 하며, 시정 800m또는 RVR[9] 550m(1800feet) 이상일때 착륙이 가능해야 한다.

3.2. CAT II

이 등급의 착륙 시설을 갖춘 공항은 고도 100feet~200feet에서 착륙 결정이 가능해야 하며, 시정 300m[10]/350m[11]이상일때 착륙이 가능해야 한다.

3.3. CAT III

이 등급은 3개로 나뉘며, 착륙 결정 가능 고도는 의무 사항이 아니다.

3.3.1. CAT IIIa

이 등급의 착륙 시설을 갖춘 공항은 고도 100feet 이하에서 착륙 결정이 가능해야 하며, 시정이 RVR 200m 이상일때 착륙이 가능해야 한다.

3.3.2. CAT IIIb

이 등급의 착륙 시설을 갖춘 공항은 고도 50feet 이상에서 착륙 결정이 가능해야 하며, RVR 75m[12]~200m일때 착륙이 가능해야 한다. 착륙 이후 택싱을 할 때 오토파일럿이 필요하다. 인천국제공항을 비롯한 웬만한 이름있는 국제공항은 이 등급을 받았다.

3.3.3. CAT IIIc

이 등급의 착륙 시설을 갖춘 공항은 시정이 0m일때 착륙이 가능해야 한다. 착륙 이후 택싱할 때 공항 측의 별도 안내가 필요하다. 아직 전세계 어디도 이 등급을 받은 공항은 없다. 이건 외계인 고문해도 받을 수 없다. 초음파 등으로 활주로를 그려서 시각화한다면 모를까.열영상 Display 기술이 더 발전한다면 가능할지도

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  • [1] 의외로 이런 경우가 왕왕 있다. 아주 황당하지도 않은 것이, ILS가 없던 시절에 만든 공항의 경우 ILS에 필요한 설비를 생각하지 못하고 지어졌기 때문에 나중에 와서 설치하려다보니 주변 지형지물 여건이 허락하지 않게 되는 경우가 많다.
  • [2] 영상에서 숫자를 불러주는 기계음의 정체는 GPWS. 항목 참고.
  • [3] 또는 글라이드 패스(Glide path)라고 한다.
  • [4] 심지어 조종사들 중에도 간혹 글라이드슬롭이 활주로 센터와 정렬되어 설치되거나, 혹은 로컬라이저 위치에 같이 있는게 아닌가 하고 착각하는 사람이 있다. 이는 조종사 입장에서 VOR이나 HSI를 보며 로컬라이저와 글라이드 슬롭을 따라가 보면 활주로 위로 정확히 내리니까 그럴 수 있는 것인데, 글라이드슬롭을 따라서 하강하다 보면 최종적으로 비행기의 고도는 지표면 고도다. 그 상황에서 글라이드 슬롭이 활주로 센터와 정렬 되려면 글라이드 슬롭 장비가 활주로 위로 올라가거나 밑으로 살짝 파묻혀야 된다는 말인데, 그 장비 위로 비행기가 내리면 비행기나 장비가 망가질거 아닌가(...). 글라이드 슬롭이 활주로와 정렬이 안 되어도 괜찮은 이유는 어짜피 글라이드 슬롭의 신호는 지표면으로 부터 수평방향이기 때문에 신호 근원지가 좌우로 아주 약간은 움직여도 큰 상관은 없기 때문.
  • [5] 여담이지만, 항공기 정비에 사용하는 장비 중 ILS를 점검하는데 사용되는 장비가 있다. 이들 장비는 LOC/GS/마커의 전파를 발신하게 되며, 이를 이용해 항공기의 ADI나 HSI가 올바르게 동작하는지 확인할 수 있다. DDM의 값을 + 또는 -로 변경해주면 HSI와 ADI가 위 아래로 움직이는 것을 볼 수 있다.
  • [6] 사실 최종보스CAT-IIIc 충족 요건이 그렇기도 하다. 시정 0m일때 착륙이 가능해야 한다.
  • [7] 해당 영상은 RVR 175m 인 CAT IIIb 등급.
  • [8] CAT-III를 위한 교육훈련을 아직 이수하지 않았거나, 또는 현재 조종중인 기종의 총 비행시간이 300시간 미만일 경우
  • [9] Runway visual range, 파일럿이 활주로의 센터 라인을 식별 가능한 거리
  • [10] 항공기 분류 기준 A, B, C
  • [11] 항공기 분류 기준 D 분류 기준은 여길 참고
  • [12] FAA는 46m
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